基于GIS的乡村用地建设适宜性评价

蒋小凡，梁金鹏，马 涛，崔 珺

（黄山学院生命与环境科学学院，安徽黄山 245041）

乡村承载着悠久的历史文化，是人类宝贵的文化遗产和景观财富。自乡村振兴战略、新农村建设政策实施以来，科学合理布局乡村用地是推动乡村产业振兴的重要基础[1]。《全国乡村产业发展规划（2020 — 2025 年）》《乡村振兴战略规划（2018 —2022 年）》等文件中均指出注重乡村用地布局问题，聚焦重点区域、提升品质和特色的重要性。

随着乡村休闲旅游的蓬勃发展，乡村用地的供需出现矛盾，乡村的生态效益与经济效益难以平衡，导致区域内土地利用结构的失衡[2]。目前，国内学术界对乡村用地的研究热点集中在乡村保护研究、乡村用地旅游开发、乡村空间布局等方面。但乡村环境的生态保护和开发建设研究相互分离，缺少对于建设适宜性的深入研究，这导致乡村的开发建设缺乏科学数据指导，建设与保护一直存在矛盾。同时，受数据获取的限制，国内学者基于镇、村域等视角的乡村用地适宜性评价较少。因此，从微观尺度的视角下构建科学、可操作性的乡村用地，建设适宜性评价模型是研究的重要方向[3]。

1 研究区域概况

1.1 区位条件

西溪南村坐落在新安江的上游丰乐河上，村落隶属于安徽省黄山市徽州区西溪南镇，地处黄山市腹地，位于黄山市徽州区西郊，与周边村落、城市的联系便捷，交通优势显著。西溪南村在历史上是徽州地区农业文明的一个重要核心，文化遗产、旅游资源非常丰富，曾入选第3 批“历史文化名村”[4]。2021年1 月，西溪南村被认定为2020 年度安徽省美丽乡村重点示范村；2021年10月，农业农村部推介西溪南村为2021年中国美丽休闲乡村。

1.2 区域现状

西溪南村聚落特质明显，布局结构清晰，极具徽州传统人居环境的特点。村落坐北朝南，整体结构为东西走向，俯瞰村落呈不规则矩形，水系、道路势如棋盘格局。

西溪南村有1200 余年历史，以徽州地理山水为背景，有古徽州最发达的水利工程和皖南保存最完好的天然湿地枫杨林。不仅景观资源丰富，徽州文化内涵也极其深厚，有独具特色的村落文化、水系文化、碑帖文化。根据现场调研发现，村中私人园林众多，果园遗址可寻。村中现存明代建筑10多处，清代民居100多幢，其中包括国家级重点文物保护单位的老屋阁以及绿绕亭，这具有极大的历史、科研、艺术价值[5]。

2 数据来源与预处理

在研究过程中，收集了西溪南村地形图、西溪南村规划图、西溪南村土地利用现状图、卫星图等作为研究的基础，根据数据的特点及后续分析的需要，对数据进行了分类、处理，对遥感数据和DEM 数据进行统一地理坐标系处理，建立GIS 基础数据库。同时，通过实地调研、西溪南村志及统计年鉴，掌握了该村落自然、社会、人文和经济等方面的具体数据。

3 研究方法

用地建设适宜性的评价分析即通过选取指标，采用层次分析法确定各个指标的权重，利用GIS的加权叠加方法进行分析，得到研究区域用地建设适宜性等级分布图[6]。用地建设适宜性评价模型的建立采用对各指标标准化，利用公式将所有评价指标进行加权求和计算，获取研究区域的用地建设适宜性值[7]。分析过程主要通过基础数据的准备、专题数据的提取、矢量数据的栅格化、数据标准化和叠加分析来实现。计算用地建设适宜性公式为：

式中：ESA 表示建设适宜性；Ki表示第i个因素的权重；Wi为该空间单元相对于第i个因素的单因素评分；n为参评因子数。

ESA值越大，表明建设适宜性越好[8]。

4 西溪南用地建设适宜性分析

4.1 评价因子选取

乡村用地建设适宜性评价可有效提升村落保护、发展的科学性，但自然、经济、社会等因素促使不同类型的用地，其评价标准也不同。研究结合西溪南村的现状，根据评价因子选用原则，选取村落用地性质、现有水系和道路布局、现有文化景点分布等数据指标，对研究区域的用地建设适宜性进行定量评价。

4.2 单因子适宜性分析

西溪南村位于丰乐河南岸，处于山间盆地，地势平坦开阔。在划分西溪南村建设用地的适宜性等级时，根据西溪南村用地范围的自然特征、社会属性、未来发展选取了4 个主要因子来构建指标体系。利用GIS 技术对所得数据进行处理，主要包括建立多级缓冲区、重分类等分析得到建设用地的综合各因素适宜性评价值。

（1）用地性质类型：村落用地类型决定着村落建设用途，不同的用地性质，土地价值不同。一般来说，商业用地、居住用地、工业用地置换为村落建设用地的成本逐次降低，其用地建设适宜性则逐次升高。结合西溪南村用地现状图和实地调研，将其影像划分为5 个等级：1 级为水域和林地、2 级为村居住用地、3级为公共设施用地和工业用地、4级为耕地、5级为公共绿地，数值越高代表其用地建设适宜性越高。需要注意的是，西溪南村中的枫杨林和丰乐河是村落中珍贵的自然资源，村落发展中应加以保护，将其建设适宜性等级划分为最低级别。依托Arcgis平台，最终可得西溪南村用地性质适宜性分析图（图1）。

图1 西溪南村用地性质适宜性分析图

（2）文化景点布局：一般村落中距离文化遗迹越近的区域，其文化氛围就越浓厚，越容易吸引游客观光、游憩，所以距离文化遗址越近，其用地建设适宜性就越高。西溪南村历史文化悠久，有闻名遐迩的丰溪八景，但由于太平天国战乱、后期破坏、长期无人修缮，导致大量遗址无迹可寻或处于荒废的状态。通过调研发现，枫杨林湿地、老屋阁、绿绕亭、千年古银杏保存较为完善，果园、野径园、钓雪园原址仍有迹可寻，这部分资源成为西溪南村落的核心景观节点。通过现场调研、影像定位，在Arcgis 平台创建不同的文化景观节点数据并设置不同的缓冲区，缓冲区半径分别为50、100、200、300、>300 m，适宜性等级逐次降低，得出西溪南村文化景点适宜性分析图（图2）。

图2 西溪南村文化景点适宜性分析图

（3）自然水系分布：西溪南村北临丰乐河，有自然水系作为依托，属于古代传统滨河聚落的典型代表[9]。丰乐河绕村而过，河上建有多种水利设施，同时与河道上的低堰、村中和田野上的水塘、村中的水甽等构成了优美的湿地景观。村内拥有丰富的水系，是由雷堨、条堨、陇堨引丰乐河河水，水系东西走向贯穿村落。随着经济的发展，水系航运、生活功能逐渐降低，景观功能升高，所以距离水体越近，其用地建设适宜性越高。西溪南村内水系较窄，且紧邻建筑和街道，沿水系两岸划分了4 个等级的缓冲区：10、20、50、>50 m，适宜性等级逐次降低，得出西溪南村自然水系适宜性分析图（图3）。

图3 西溪南村水系适宜性分析图

（4）村落街道布局：街巷是随着徽州聚落的发展而逐渐形成的。西溪南村巷道排列有序，其中主要巷道为溪边街、正街、后街。由于街巷是居民、游客活动较多的场地，且有引导功能，沿街道两侧划分了4 个等级的缓冲区：10、20、50、>50 m，适宜性等级逐次降低，得出西溪南村街道适宜性分析图（图4）。

图4 西溪南村街道适宜性分析图

4.3 评价因子权重确定

采用层次分析法（AHP）确定西溪南村用地建设适宜性评价因子的权重，即通过构建层次分析模型，明确乡村用地建设适宜性评价的目标，将决策者经验判断量化，构造判断矩阵，计算复合权重，实现最优解。根据课题组成员、学科专家意见，对乡村用地建设适宜性评价构成指标的重要性给与定量评分。采用层次分析法构建科学合理的乡村用地建设适宜性评价权重判断矩阵，计算出最大特征值λmax=4.2631。最大特征值λmax的计算公式为：

式中：AWi为向量AW的第i个分量。

在此基础上检验判断矩阵一致性，可得出一致性比例CR=0.0985。一般情况下，当CR<0.1 时，可判断为误差较小，一致性可以接受。基于YAAHP 软件获得的权重值最终结果如图5[10]。

图5 西溪南村用地建设适宜性评价因子权重

4.4 多因子栅格叠加

（1）适宜性空间的评价计算。根据评价指标适宜性分级标准及赋值，利用GIS 技术对遥感数据进行多级缓冲区分析和重分类分析，得出单因子适宜性评价结果，再通过多因子加权总和分析以及栅格计算器将西溪南村的用地性质、文化景点、水系、街道因子进行加权叠加运算，得出西溪南村用地建设适宜性评价结果。

（2）分区阈值的确定。利用重分类工具将西溪南村建设适宜性划分为4 个等级，分别赋于1～ 4 级的属性值，最终得到西溪南村用地建设适宜性评价结果（图6），数值越大用地建设适宜性越高。为获得西溪南村用地建设适宜性评价结果，通过ArcGIS 自然间断点分级法分析得出阈值区域，得到1.1929～4.8179的栅格表面，最终得出西溪南村用地建设适宜性四大分区：不适宜区、低适宜区、中适宜区、高适宜区（表1）。

表1 西溪南村用地建设适宜性综合评价分级标准

图6 西溪南村用地建设适宜性评价

5 西溪南适宜性评价结果分析

5.1 西溪南用地建设适宜性

西溪南村高度适宜建设的用地主要集中分布在村落北侧；中度适宜建设的用地主要分村内道路通达处，此处基础设施完备、文化景点较多；低度适宜建设的用地呈斑块状分布有西溪南村中，结合现状调研，多为宅旁绿地；不适宜建设的用地成片分布在村落中心、东南侧和丰乐河中心绿地，该区域为现有村民住宅区、农作物种植区、枫杨林，且现状保留较好。适宜性分析具体数值详见表2。研究结果：表明西溪南村适宜建设的用地面积较小，这与现场调研的情况基本吻合。

表2 西溪南村建设用地空间结果

5.2 西溪南用地布局优化

综合用地性质、文化景点、水系、街道四个因子进行多因子叠加分析对西溪南村用地建设适宜性进行研究，依据表2中的数据对西溪南村用地建设适宜性综合评价结果进行分析，从而得出西溪南村用地建设适宜性。结合西溪南用地适宜性评价结果，对该村的用地规划提出建议：

（1）西溪南村不适宜建设用地分布在村落中心、东南侧和丰乐河中心绿地，建筑形态保存较好，水系、道路分布密集，文化景点较为集中，建议作为核心保护区。在文化景点周边应严格控制建设规模，综合整治建筑风貌与景观环境；丰乐河中心绿地为成片的枫杨林，是皖南地区极具特色的水口林，有较高的生态、文化意义，建议作为核心保护区；村落的东南侧为农作物种植区，建议保留并作为储备用地，为今后西溪南村的发展与建设预留场地。

（2）西溪南村低适宜建设用地区依托道路、建筑分布在全村，且部分被村民开发为果园、蔬菜园，所以在开发建设中应尊重原住民的生活需求，可在满足生产、生活的基础上，充分展现徽州田园生活。

（3）西溪南村中适宜建设用地主要分村内道路通达处，村内的基础设施完备、文化景点较多，可结合村落出入口，建筑空间开展餐饮、民宿、科普教育、手工作坊等旅游接待活动，作为全村主要建设区。

（4）西溪南村高适宜建设用地主要分布于西溪南村的村落北侧，拥有丰富的自然资源，未来发展在保护原有的丰乐河、枫杨林等自然环境的基础上，可增强该区域生态服务功能、开辟游览路线，做到旅游开发与自然格局保护的良性互动。

6 结语

（1）结合西溪南村的特征，基于多源数据，采用层次分析法、依托ArcGIS平台建立多因子加权模型，并对研究区域的用地建设适宜性进行了定量分析，提出西溪南村的用地布局优化措施：高度适宜、中度适宜建设区域应结合乡村自然、人文资源重点开发；低适宜程、不适宜建设区域应根据现状选择特定的方式改造或保护。

（2）以村域为评价单元，从微观角度为乡村的用地布局优化提供了理论基础[11]。GIS 技术用于乡村建设用地适宜性评价具有科学性、可操作性以及实用性，GIS 技术的区域空间数据处理、可视化等功能，该技术在研究西溪南村建设用地适宜性过程中的评价指标分级划分、多因子叠加分析等方面具有重要作用。

（3）研究区域内特殊的生态环境、人文背景及历史古迹等条件对西溪南村建设用地适宜性具有较大程度的影响。研究发现在对乡村用地建设适宜性影响因子的选取时，应多注重村落的生态、历史、人文等影响因子。